GPS、GNSS、BDS、Galileo…这些都是啥意思?

6月23日上午9时43分,北斗系统第55颗导航卫星发射成功,至此北斗三号全球卫星导航系统星座部署比原计划提前半年全面完成。

6月23日,我国北斗三号全球卫星导航系统最后一颗组网卫星在西昌卫星发射中心点火升空。新华社记者 江宏景摄(图片来源:新华网)

完美收官,星耀全球!各大媒体争相报道!

然而,北斗究竟是个啥?和GPS是什么关系?和那个说走咱就走啊~天上的星星参北斗啊~的北斗七星,又有什么渊源?

今天,阿研就带你一起来了解一下导航卫星那些事儿。

航空和航天不一样

我们常说,祖国的航空航天事业高速发展。但是,严格来说,航空和航天是两个不同的概念。

顾名思义,天指的是地球大气层以外的宇宙空间,和太空的概念相当;空则是指地球表面以上的大气空间。

所以,航空器(aircraft)一般指飞机、直升机、飞艇、热气球等在地球大气中飞行的飞行器。而航天器(spacecraft)则在宇宙航行,例如人造地球卫星、空间探测器、载人飞船、空间站等等。

另外,还有和航天关系紧密的运载工具——运载火箭,它的使命就是将航天器送入太空。运载火箭进入太空后还要再飞行一段时间,因此需要携带燃料和氧化剂,之后航天器就可以在太空中依靠惯性飞行了。

这次北斗系统的卫星发射,属于航天领域的成就。而送它上天的运载火箭,则是我国自行研制的航天运载工具——长征系列运载火箭(Long March Launch Vehicle)

长征运载火箭起步于20世纪60年代,至今已飞行了三百多次。

升空的北斗是个人造卫星

人造卫星(Artificial Satellite),通常指环绕地球飞行的无人航天器。

目前,人造卫星是发射数量最多、用途最广、发展最快的航天器,占航天器发射总数的90%以上。

人造卫星有不同的分类,比如用于气象观察的气象卫星(Meteorological Satellite),军用的军事卫星(Military Satellite),还有可以帮助定位的导航卫星(Navigation Satellite)

毫无疑问,这次升空的北斗,属于导航卫星。

人类的首颗人造卫星,是苏联在1957年10月发射的Sputnik-1,美国的探险者1号在1958年1月紧随其后。中国的第一个人造卫星,则是1970年4月24日发射的东方红1号。

全球卫星导航系统

全球卫星导航系统(the Global Navigation Satellite System),也称为全球导航卫星系统。百度百科的解释是:

能在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的3维坐标和速度以及时间信息的空基无线电导航定位系统。

这是啥意思呢?

我们只要知道,定位地球上的一个点,需要4个卫星,就好了。

道理如下图所示。知道一个点的位置,就要算出它的三维坐标(x, y, z),因为接受机和卫星的时间不同步,所以还要计算时间差。最终列出下面的四个方程,就可以算出三维坐标和时间差的值,最终定位这个点。

(图片来源:blog.csdn.net

虽然看不太明白,但是通过这个定位原理,我们可以知道,想要实现全球任意地点的精确定位,就需要有足够多的卫星,分布在地球上空。这就需要足够的实力向太空疯狂发射星星!

因此,能够被称作全球卫星导航系统的,只有4个。

中国的北斗系统,美国的GPS系统,俄罗斯的GLONASS系统,欧盟的伽利略卫星导航系统。

图片来源:东兴证券

从GPS到BDS

美国的GPS,Global Positioning System,是第一个建立并用于导航定位的全球系统。GPS始于1958年美国军方的一个项目,1964年投入使用,后逐渐由军用发展到民用。

因为美国定位系统的一家独大,GPS甚至成为定位系统的代称。但实际上,全球导航卫星系统的简称应该是GNSS(global navigation satellite system)。

随着定位系统的重要性逐渐凸显,世界各国都意识到,要发展属于自己的卫星导航系统。于是就渐渐有了俄罗斯的GLONASS和欧盟的Galileo,以及中国的BDS(BeiDou Navigation Satellite System)。

北斗星因其具有指明方位的重要功能,自古就有崇高的地位。北斗不仅指代北斗星,同时也比喻帝王受人敬仰之人,因其排列成勺状,也用来比喻酒器。如今,北斗又有了新的内涵:我国自主研制的卫星导航系统。

北斗的建设不是一蹴而就的,分为三期:

北斗系统

2000年,北斗一号系统建成,向中国提供服务;

2012年,北斗二号系统建成,服务亚太地区;

2020年,北斗三号系统建成,覆盖全球。

如今,我们的手机的定位系统已经不单单由GPS提供服务,也可能由BDS提供数据。目前已有的定位系统大多可以兼容,不会打架。

据中科院官方科普平台科学大院介绍,北斗信号的获取主要取决于手机处理器(SOC)中集成的定位芯片,大多数情况下能同时支持GPS、北斗和GlONASS:除了任性的苹果,常见的华为、O&V、小米、一加、魅族、HTC、努比亚等品牌的大部分型号手机都支持北斗定位!

按照官方的介绍,秉持着中国的北斗、世界的北斗、一流的北斗的发展理念,北斗系统已经广泛应用于各个领域,并产生了显著的经济和社会效益。未来,北斗将继续服务国家现代化建设和百姓日常生活,为全球科技、经济和社会发展做出贡献。

最后为大家节选一段官网(beidou.gov.cn)介绍,各类考生看过来!

双语时间(官网介绍)

北斗系统秉承中国的北斗、世界的北斗、一流的北斗发展理念,愿与世界各国共享北斗系统建设发展成果,促进全球卫星导航事业蓬勃发展,为服务全球、造福人类贡献中国智慧和力量。

China applies the principle thatBDS is developed by China, dedicated to the world, and aiming to be top-class, and is keen to share the outcome of the BDS construction and development with all other countries, to promote global satellite navigation development and makeGlobal Navigation Satellite Systems (GNSS)serve the world and benefit mankind.

双语时间(官网介绍)

北斗系统提供服务以来,已在交通运输、农林渔业、水文监测、气象测报、通信授时、电力调度、救灾减灾、公共安全等领域得到广泛应用,服务国家重要基础设施,产生了显著的经济效益和社会效益。基于北斗系统的导航服务已被电子商务、移动智能终端制造、位置服务等厂商采用,广泛进入中国大众消费、共享经济和民生领域,应用的新模式、新业态、新经济不断涌现,深刻改变着人们的生产生活方式。中国将持续推进北斗应用与产业化发展,服务国家现代化建设和百姓日常生活,为全球科技、经济和社会发展做出贡献。

Since provision of services, BDS has been widely used intransportation, agriculture, forestry, fisheries, hydrological monitoring, meteorological forecasting, communication, power dispatching, disaster relief, public securityand other fields, and has been serving national significant infrastructures, thereby resulting in remarkable economic and social benefits. The BDS-based navigation services have been widely adopted by e-commerce enterprises, manufacturers of intelligent mobile terminals and location-based services providers, which have extensively entered into the fields ofmass consumption, share economies, and those related to peoples livelihood. New modes, business forms and economy of the BDS applications are emerging, profoundly changing peoples production and life. China will continue to promote the BDS applications and industrial development, so as to serve the countrys modernization construction and daily life of the people, and to make contributions to the global scientific, technological, economic and social development.

来源:外研社微信公众号

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